Արևային վահանակների էներգիայի արտադրության սկզբունքը

Արևը փայլում է կիսահաղորդչային PN միացման վրա՝ ձևավորելով նոր անցք-էլեկտրոն զույգ: PN միացման էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ անցքը հոսում է P շրջանից դեպի N շրջան, իսկ էլեկտրոնը՝ N շրջանից դեպի P շրջան: Երբ շղթան միացված է, առաջանում է հոսանք: Ահա թե ինչպես են աշխատում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի արևային մարտկոցները:

Արևային էներգիայի արտադրություն։ Արևային էներգիայի արտադրության երկու տեսակ կա՝ մեկը լույս-ջերմություն-էլեկտրականություն փոխակերպման ռեժիմն է, մյուսը՝ ուղիղ լույս-էլեկտրականություն փոխակերպման ռեժիմը։

(1) Լույս-ջերմություն-էլեկտրականություն փոխակերպման մեթոդը օգտագործում է արեգակնային ճառագայթման կողմից առաջացած ջերմային էներգիան՝ էլեկտրաէներգիա ստանալու համար: Սովորաբար, կլանված ջերմային էներգիան արևային կոլեկտորի միջոցով վերածվում է աշխատանքային միջավայրի գոլորշու, որից հետո գոլորշու տուրբինը գործարկվում է՝ էլեկտրաէներգիա ստանալու համար: Առաջին գործընթացը լույս-ջերմություն փոխակերպման գործընթաց է, իսկ երկրորդը՝ ջերմություն-էլեկտրականություն փոխակերպման գործընթաց:

(2) Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը օգտագործվում է արեգակնային ճառագայթման էներգիան անմիջապես էլեկտրական էներգիայի փոխակերպելու համար: Ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման հիմնական սարքը արեգակնային մարտկոցն է: Արեգակնային մարտկոցը սարք է, որը ֆոտոգեներացիայի վոլտային էֆեկտի միջոցով արևային լույսի էներգիան անմիջապես փոխակերպում է էլեկտրական էներգիայի: Այն կիսահաղորդչային ֆոտոդիոդ է: Երբ արևը փայլում է ֆոտոդիոդի վրա, ֆոտոդիոդը արեգակնային լույսի էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի և առաջացնում հոսանք: Երբ բազմաթիվ մարտկոցներ միացված են հաջորդաբար կամ զուգահեռաբար, կարող է ձևավորվել համեմատաբար մեծ ելքային հզորությամբ արեգակնային մարտկոցների քառակուսի զանգված:

Ներկայումս բյուրեղային սիլիցիումը (ներառյալ պոլիսիլիցիումը և մոնոբյուրեղային սիլիցիումը) ամենակարևոր ֆոտովոլտային նյութն է, դրա շուկայական մասնաբաժինը կազմում է ավելի քան 90%, և ապագայում երկար ժամանակ դեռևս կմնա արևային մարտկոցների հիմնական նյութը։

Երկար ժամանակ պոլիսիլիցիումային նյութերի արտադրության տեխնոլոգիան վերահսկվում էր 3 երկրների՝ ԱՄՆ-ի, Ճապոնիայի և Գերմանիայի 7 ընկերությունների 10 գործարանների կողմից՝ ձևավորելով տեխնոլոգիական շրջափակում և շուկայական մենաշնորհ։

Պոլիսիլիցիումի պահանջարկը հիմնականում գալիս է կիսահաղորդիչներից և արևային մարտկոցներից: Տարբեր մաքրության պահանջների համաձայն՝ դրանք բաժանվում են էլեկտրոնային մակարդակի և արևային մակարդակի: Դրանցից մոտ 55%-ը կազմում է էլեկտրոնային որակի պոլիսիլիցիումը, իսկ 45%-ը՝ արևային մակարդակի պոլիսիլիցիումը:

Ֆոտովոլտային արդյունաբերության արագ զարգացման հետ մեկտեղ, արևային մարտկոցներում պոլիսիլիցիումի պահանջարկն աճում է ավելի արագ, քան կիսահաղորդչային պոլիսիլիցիումի զարգացումը, և կանխատեսվում է, որ արևային պոլիսիլիցիումի պահանջարկը կգերազանցի էլեկտրոնային կարգի պոլիսիլիցիումի պահանջարկը մինչև 2008 թվականը։

1994 թվականին աշխարհում արևային մարտկոցների ընդհանուր արտադրությունը կազմում էր ընդամենը 69 ՄՎտ, սակայն 2004 թվականին այն մոտեցավ 1200 ՄՎտ-ի, ինչը 17 անգամ ավելի է ընդամենը 10 տարվա ընթացքում։ Մասնագետները կանխատեսում են, որ 21-րդ դարի առաջին կեսին արևային ֆոտովոլտային արդյունաբերությունը կգերազանցի ատոմային էներգիային՝ որպես ամենակարևոր հիմնական էներգիայի աղբյուրներից մեկը։